Das Zentrum von Stuttgart mit dem eigentlichen Talkessel liegt abseits des Neckars in einer Keupersenke (Marktplatz 245 m ü. NN), die vom Nesenbach und seinen Zuflüssen ausgeräumt wurde. Von Kaltental kommend durchfließt der Nesenbach ein 2 km langes, enges Tal und tritt bei Heslach in den Stuttgarter Talkessel ein. Die Randhöhen erheben sich bei Hangneigungen von 5 bis 10 Grad um 100 m bis 240 m über den ca. 6 km langen in südwest-nordöstlicher Richtung verlaufenden Stuttgarter Talkessel, der nordöstlich der Karlshöhe das bis zu 2,5 km breite Stadtzentrum bildet. Zwischen Kriegsberg und Uhlandshöhe erfährt das Nesenbachtal wieder eine starke Einengung auf ca. 1 km Breite und mündet bei Bad Cannstatt in das Neckartal ein. Für die Belüftung Stuttgarts hat das Nesenbachtal eine vergleichbare Bedeutung wie das Dreisamtal mit dem "Höllentäler" (Bergwindsystem) für die Stadt Freiburg im Breisgau.

Die Abbildung 2-1 zeigt die topographische Situation des gesamten Stadtgebietes von Stuttgart mit seinen räumlichen Besonderheiten als Schattenrelief. Das Plangebiet "Stuttgart 21" ist besonders gekennzeichnet. Die Abbildung wurde, wie die Abbildungen 2-2 bis 2-5 unter Zuhilfenahme des digitalen Höhenmodells (DHM) des Statistischen Landesamtes von Baden-Württemberg erstellt.

Der Stuttgarter Talkessel umfaßt außer dem von Südwest nach Nordost orientierten, langgestreckten Nesenbachtal noch den sog. Westkessel. Die beiden Talbereiche sind durch einen Geländevorsprung voneinander getrennt, der sich vom Birkenkopf (511 m Ã¼. NN) über den Hasenberg (457 m) zur Karlshöhe (343 m) senkt und schließlich bei der Silberburg (287 m) ausläuft. Dieser Geländevorsprung bildet die südliche Umrandung des entsprechend windabgeschatteten Westkessels. Auf die Windverhältnisse der im Zuge des Nesenbachtales gelegenen Bereiche des Stuttgarter Talkessels, wozu auch das Stadtzentrum gehört, übt der Geländevorsprung hingegen eine stark kanalisierende Wirkung aus. 

Von lokalklimatischer Bedeutung für das Plangebiet ist außer der Tallängsachse des Nesenbachtales auch der Höhenrücken, durch den der Stuttgarter Talkessel vom nordwestlich parallel verlaufenden Feuerbacher Tal getrennt wird. Dieser Ausläufer des Glemswaldes beginnt ebenfalls beim Birkenkopf und reicht bis zum Neckar. Unterbrochen wird er vom Pragsattel (305 m), einer wichtigen nördlichen Passage des städtischen Verkehrs. Vom Killesberg fallen die Geländeeinschnitte der Wartberg- und Steinbergklinge (als IGA-Gelände Teil des "Grünen U") zur Heilbronner Straße ab. Im Zuge des ehemaligen Störzbachtales kann diese Geländemulde entlang der Ehmannstraße bis in den unteren Schloßgarten weiterverfolgt werden. Das heute vom Bahnbetriebswerk und Paketpostamt teilweise überbaute Störzbachtal tangiert das Plangebiet Stuttgart 21 im Norden und bildet die Grenze zum Rosensteinpark. Außer dem Störzbachtal gibt es weitere vom erwähnten Höhenrücken zum Nesenbachtal abfallende Geländeeinschnitte mit lokalklimatischer Bedeutung für das Plangebiet: die Eckartshalde, die beim Pragfriedhof einmündet und die Mönchhalde, die vom vorspringenden, den Talkessel stark einengenden Kriegsberg (365 m) über die Türlenstraße und die Wolframstraße zu verfolgen ist.